JP2008038871A

JP2008038871A - アドオン・ガス燃料噴射システム

Info

Publication number: JP2008038871A
Application number: JP2006218178A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Makabe; 和久真壁
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2026-08-10
Also published as: KR20080014611A; JP4695042B2

Abstract

【課題】ガソリン噴射システムを利用しガス燃料噴射システムを構築したアドオン燃料噴射システムについて、噴射圧力の変動による燃料噴射量の誤差をコストの高騰を伴わずに解消し運転状況の変化に応じて正確な燃料噴射量を実現する。
【解決手段】アドオン・ガス燃料噴射制御装置において生成・出力される前記アドオン・ガス燃料噴射信号が、前記ガソリン噴射信号にそれぞれ含まれるエンジン回転速度とガソリン有効噴射時間とを乗じることによりそのときの燃料流量に対応する燃料流量指数を求め、この燃料流量指数に基づいてガス燃料有効噴射時間を補正することにより、燃料流量の変化に起因した燃料噴射圧力の変動による燃料噴射量の誤差を解消した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガソリンエンジンに既設されているガソリン噴射システムにガス燃料噴射装置を付加して、ガスエンジン用に改造したアドオン燃料噴射システムに関するものである。

従来、エンジン用の燃料として多用されているガソリンとは組成・気化性等の特性が異なるガス燃料を火花点火エンジンの燃料として使用することは広く知られている。例えばＬＰＧを使用するものとして、特開平６−１７７０９号公報などに記載されているようにＬＰＧを気化させ所定圧力に調整して吸気管路に噴射させてエンジンに供給する方式が知られている。一方、ＣＮＧはＬＰＧに比べて気体の状態を安定よく維持するので、所定の正圧ガスに調整し吸気管路に噴射させてエンジンに供給することが実用化されている。

これらガソリンとは特性の異なるガス燃料をインジェクタから吸気管路に噴射するガス燃料噴射システムをエンジンに搭載するにあたり、新規のガスエンジンに対してはエンジン運転状態に応じて最適の燃料供給量を与える噴射量を設定する電子制御装置を使用してインジェクタを制御するように最初からシステムを設計・構築することになる。

ところで、従来から多量に流通している車両などに搭載されているガソリン用エンジンをそのまま、ガス燃料で稼働するエンジンに流用することはきわめて経済的であるが、通常、ガソリン噴射システムを搭載している既存のガソリンエンジンに対しては、エンジンの運転状態に応じて最適の燃料供給量を与える噴射量としてガソリン噴射システムを構成する電子制御装置に設定されているのでそのままでは各種の不都合が生じることになる。そこで、例えば特開２００４―１０８１４８号公報に記載されているように、ガソリン噴射量に基いてこれと同等の混合気を与える燃料噴射量を種々のデータを用いて所定の計算式で算出する機能をもたせたガス燃料用の噴射制御装置を増設し、既存のガソリン噴射システムをそのまま利用したアドオン燃料噴射システムを構築することで、使用するガス燃料に対応したエンジンに改造することができる。

図３は従来のアドオン燃料噴射システム、及び後述する本発明のアドオン・ガス燃料噴射制御装置を搭載したアドオン燃料噴射システムに共通した配置図、図４はこれに配設される電子制御ユニット１０，１１の機能ブロック図を示すものであり、このようなシステムでは、エンジン１の運転状態を各センサ５〜７で検出し、ガソリン噴射信号ｌ１〜ｌｎを出力するガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０と、ガソリン噴射信号をガス燃料用に補正適合してガス燃料噴射信号Ｏ１〜Ｏｎとして各気筒に設けたインジェクタ２へ出力するアドオン・ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１とを備えている。

そして、ＬＰＧのよえなガス燃料は燃料タンクに貯留時並びに取り出し時は液相を呈しており、これを燃料供給管の途中に設けたベーパライザで気化・調圧し、気相化させてインジェクタ２からエンジンに噴射するものであるが、このアドオン燃料噴射システムにおいて調圧される燃料圧力はベーパライザの特性上、燃料流量（空気量）が増加する程、低下する傾向があるため、エンジン運転状況の変化によって生じる燃料圧力の変動により燃料噴射量に誤差が生じるという問題がある。

この場合、燃料噴射圧力センサを設けその検出データに基いて燃料噴射圧力を補正するか、或いはアドオン・ガス燃料噴射制御装置が燃料流量（空気量）を計測しこれに基いて燃料噴射圧力の変動分に対応する補正を行って、その誤差を解消することが考えられる。しかしながら、新たにセンサを付加するとコストアップに繋がり、また燃料流量についてもガソリン噴射パルスを検知しガス燃料噴射用の補正係数を乗じて燃料噴射信号を出力するアドオン燃料噴射システムにおいては、計測できないのが通常である。
特開平６−１７７０９号公報特開２００４―１０８１４８号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ガソリン噴射システムを利用してガス燃料噴射システムを構築したアドオン燃料噴射システムについて、燃料噴射圧力の変動で生じる燃料噴射量の誤差をコストの高騰を伴うことなく解消して、エンジン運転状況の変化に対応して正確な燃料噴射量を実現できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、エンジンに既設されているガソリン噴射制御装置にアドオン・ガス燃料噴射制御装置を増設し、前記アドオン・ガス燃料噴射制御装置において前記ガソリン噴射制御装置から送信されるガソリン噴射信号に基づいてガス燃料噴射に適するように圧力を調節したアドオン・ガス燃料噴射信号を生成・出力するアドオン燃料噴射システムであって、前記アドオン・ガス燃料噴射制御装置において生成・出力される前記アドオン・ガス燃料噴射信号が、前記ガソリン噴射信号にそれぞれ含まれるエンジン回転速度とガソリン有効噴射時間とを乗じることによりそのときの燃料流量に対応する燃料流量指数を求め、この燃料流量指数に基づいてガス燃料有効噴射時間を補正することにより、燃料流量の変化に起因した燃料噴射圧力の変動による燃料噴射量の誤差を解消した。

このように、既知のエンジン回転速度およびガソリン有効噴射時間の情報を利用して比較的簡易な手順でそのときの燃料流量に対応した燃料流量指数を求め、ガス燃料有効噴射時間の補正情報として使用するものとしたアドオン・ガス燃料供給方法とすることにより、噴射圧力センサを新たに追加したり燃料流量を計測したりする必要なく、簡易な手順で適切なガス燃料有効噴射時間を算出して燃料圧力の変動による燃料噴射量の誤差を解消できるものとなる。

また、前記ガソリン噴射信号中の噴射パルスにおける噴射間隔から前記エンジン回転速度を、パルス幅から前記ガソリン有効噴射時間をそれぞれ求めることができる。

更に、ガス燃料有効噴射時間の補正は、アドオン・ガス燃料噴射制御装置に予め記憶した燃料圧力補正用の所定のテーブルを用いて燃料流量指数に応じた補正量を決定することによるものとすれば、アドオン・ガス燃料噴射制御装置に大きな処理負担を課することなく迅速且つ的確に処理を実行できるものとなる。

比較的簡易な手順で燃料流量指数を求めガス燃料有効噴射時間を補正するものとした本発明によると、コストの高騰を伴うことなく燃料噴射圧力の変動で生じる燃料噴射量の誤差を解消することができ、エンジン運転状況の変化に対応して正確な燃料噴射量を実現することができるものである。

以下に、図面を参照しながら本発明における最良の実施の形態を説明する。図３は、エンジン既設のガソリン噴射システムに、アドオン・ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１とガス燃料用のインジェクタ２を増設してなるアドオン燃料噴射システムを示す配置図である。本実施の形態においては、使用するガス燃料がＬＰＧ等の比較的気化し易いものを用いた場合であり、図示しないガス燃料を充填したボンベの液相部分から延びた図示しない送出管路が、気化手段としてのベーパライザを経由して複数のインジェクタ２に接続されており、その各インジェクタ２を電子制御ユニット１１が駆動制御するものである。

本発明は、ガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０と、図示しないガソリン用インジェクタとを備えたガソリン噴射システムを搭載していた既存のガソリンエンジンを、ガスエンジンに改造する場合に適用されるものである。そして、電子制御ユニット１０は、クランク角センサ５、スロットル開度センサ６、水温センサ７等により検出したエンジン運転状態に基いて算出したガソリン噴射信号を出力し、図示しないガソリン用インジェクタをこの駆動信号に応じたデューティサイクルで開閉動作させ、エンジン要求流量のガソリンを噴射してエンジンに供給し、点火栓４を所定のタイミングで点火させるものであり、これらのこと自体は周知の技術である。

そして、本実施の形態おいて、以下に述べるアドオン・ガス燃料供給方法を実行するアドオン・ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１とガス燃料用のインジェクタ２とが、前記のガソリン噴射システムを残置させて増設され、アドオン燃料噴射システムを構成するものである。

電子制御ユニット１１は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インターフェース等を備えた汎用の電子制御ユニットであり、ハードウエアとしては従来のアドオン・ガス燃料噴射制御装置と同様であるが、そのＲＯＭに以下に述べる本発明のアドオン・ガス燃料供給方法を実行するためのプログラムを備えている。

電子制御ユニット１１は、図４の機能ブロック図および図１の波形図に示すように、ガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０によりエンジン運転状態に応じて出力されガソリン噴射信号線を介して検知したガソリン噴射信号ｌ１〜ｌｎに基いて、その噴射間隔からエンジン回転速度を求め、予め記憶したガス燃料噴射用の係数を乗じてガス燃料有効噴射時間を算出して生成したガス燃料噴射信号Ｏ１〜Ｏ２を、駆動信号線を介して気筒毎にインジェクタ２に出力するものであり、この機能については従来のガソリン代替ガス燃料噴射制御装置と共通している。

そして、このガス燃料噴射用の係数を乗じることに加え、噴射圧力の変動に関連して燃料流量に代わるパラメータとして、エンジン回転速度とガソリン有効噴射時間を乗じて燃料流量指数を求め、ベーパライザの調圧に伴う圧力変化分の補正についてこの指数に基いて実行し、エンジン運転状況の変化で生じる噴射圧力の変動による燃料噴射量の誤差を最小限とする制御を実行するものである。

この場合、エンジン回転速度とガソリン有効噴射時間は既に求めてあるため、燃料流量係数はこれらを掛け合わせるだけで容易に算出され、例えば以下の表１に示すように、噴射圧力の変動で生じる燃料噴射量の誤差を補正するための噴射圧力補正係数を各指数に応じて予め設定しておいた圧力補正用のテーブルを用いることにより、電子制御ユニット１１の処理負担を過大に増加させることなく補正係数を容易に求めることができる。

図２は、燃料流量指数と噴射圧力補正係数の関係を示すグラフであり、補正を行わない従来例（図に破線で示す）のように燃料流量に応じて変動する噴射圧力による燃料噴射量の誤差が解消できないのに対し、本実施の形態において燃料流量が増加して噴射圧力が低下することに対し噴射圧力補正係数を的確に変化させることができ、エンジン運転状態の変化により燃料噴射量に誤差が生じることを回避できることが分かる。

以上、述べたように、本発明は、新たな燃料噴射圧力センサを設けることなく、比較的簡易な手順で燃料流量指数を求めてガス燃料有効噴射時間を補正し、コストの高騰を伴うことなく燃料噴射圧力の変動で生じる燃料噴射量の誤差を解消することができ、エンジン運転状況の変化に対応して正確な燃料噴射量を実現することができるものである。

本発明における実施の形態のアドオン・ガス燃料噴射制御装置が検知するガソリン噴射信号と、これに基いて生成されるガス燃料噴射信号を示す波形図。本発明における実施の形態と従来例との燃料流量指数と噴射圧力補正係数の関係図。本発明における実施の形態と従来例に共通したアドオン燃料噴射システムの配置図。図３に示した実施の形態についての信号の流れを示す機能ブロック図。

符号の説明

１エンジン、２インジェクタ、１０，１１電子制御ユニット

Claims

エンジンに既設されているガソリン噴射制御装置にアドオン・ガス燃料噴射制御装置を増設し、前記アドオン・ガス燃料噴射制御装置において前記ガソリン噴射制御装置から送信されるガソリン噴射信号に基づいてガス燃料噴射に適するように圧力を調節したアドオン・ガス燃料噴射信号を生成・出力するアドオン燃料噴射システムであって、前記アドオン・ガス燃料噴射制御装置において生成・出力される前記アドオン・ガス燃料噴射信号が、前記ガソリン噴射信号にそれぞれ含まれるエンジン回転速度とガソリン有効噴射時間とを乗じることによりそのときの燃料流量に対応する燃料流量指数を求め、この燃料流量指数に基づいてガス燃料有効噴射時間を補正することにより、燃料流量の変化に起因した燃料噴射圧力の変動による燃料噴射量の誤差を解消したアドオン・ガス燃料噴射信号であることを特徴とするアドオン・ガス燃料噴射システム。
前記ガソリン噴射信号中の噴射パルスにおける噴射間隔から前記エンジン回転速度を、パルス幅から前記ガソリン有効噴射時間をそれぞれ求めることを特徴とする請求項１記載のアドオン・ガス燃料噴射システム。
前記ガス燃料有効噴射時間の補正は、予め前記アドオン・ガス燃料噴射制御装置に記憶した噴射圧力補正用のテーブルを用いて前記燃料流量指数に応じた補正量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載したアドオン・ガス燃料噴射システム。